摘要：本文深入浅出地介绍了农业机械零件的应力、变形、应力集中等概念的含义，分析了几种应力集中的形态，然后提出了防治和消除农业机械零件应力集中的几项措施。

    内应力，是机械原理中一个比较抽象的专业名词。内应力看不见、摸不着，但是它确确实实存在。所谓“应力集中”，是指受力零件由于受到外界因素或自身因素的作用，使几何形状、外形尺寸发生变化，从而引起局部范围内应力显著增大的物理现象。如果残余内应力非正常地集中在某一处，往往引起零件破坏，有时会造成重大经济损失。
    对于由脆性材料（例如黑色金属、有色金属）制成的零件，应力集中现象将一直保持到最大局部应力到达强度极限之前，因此必须考虑应力集中的影响；对于由塑性材料制成的零件，应力集中对其在静载荷作用下的强度几乎没有影响。因此，在研究塑性材料零件的静强度问题时，通常不考虑应力集中的问题。
    应力集中不仅与零件的形状及外形结构有关（见图1），而且与所选取的材料以及外界应用环境（如温度因素）也存在不可忽略的关系。另外，在机械加工过程中也可能导致应力的改变，例如回火不当引起二次淬火裂纹、电火花线切割加工显微裂纹、机械装配时造成某部位应力集中等。

    为了避免应力集中造成零件损坏，可以采取消除尖角、改变零件外形、局部加强孔边以及提高材料表面光洁度等措施。另外，还可以对材料表面做喷丸、辊压、氧化等处理，以提高材料表面的疲劳强度。
    在农业机械中，零件的内应力主要有以下几种类型：铸造应力、装配应力、焊接应力和冷作应力等。

    1 铸造应力
    发动机的气缸盖、变速器的壳体等许多零件采用铸造工艺制作而成。铸件在冷却过程中，由于各部位散热的程度不相同，所以各部位收缩不一致，使铸件内部产生一定的内应力。这种内应力往往导致铸件变形、翘曲和尺寸改变，即使经过机械加工，这些缺陷也不容易完全消除。
    在维修实践中，有时遇到这样的情况：有的零件屡换屡坏，让维修人员束手无策。经过反复检查垂直度、平行度、轴承座孔的同轴度，发现零件的实际位置发生了一些变化，这种变化是由于铸件变形引起的，而造成铸件变形的“罪魁祸首”是零件的铸造内应力。
    消除铸件内应力的有效方法是进行时效处理（见图2）。时效处理的实质，是使铸件金相组织的分布更加均匀和细化。对铸件进行规范化时效处理的目的，是严防零件在精加工之后出现变形。

    对铸件进行时效可以采取以下两种方法。
    （1）人工时效：将铸件置于加热炉中，加热到500 ～600℃，保温一段时间，并且随炉温冷却到150～200℃时出炉，最后在空气中冷却。这种方法又称为“热时效”。
（2）自然时效：在机加工之前，将铸件放置在空气中，历时1年左右。实施自然时效可以消除铸件内应力10%左右。
    2 装配应力
    农机维修中的装配内应力，是由于零部件变形、中心线偏移或者零件错位后，操作者未能发现或者虽然发现了但是予以忽略，并且盲目地、强行地进行装配引起的。
    为了消除装配内应力，应当采取消除应力退火措施。所谓“退火”，就是将金属零件加热到适当的温度，并且保持一定的时问，然后缓慢冷却的热处理工艺。

    3 焊接应力
    在电弧焊接中，由于焊缝的形状和焊缝的疏密程度不同，焊接部位与非焊接部位的温度相差非常大，导致焊接接头的工作应力分布不均匀，局部地区的最大应力值比平均应力值高，这种情况称为焊接应力集中。如果遇到载荷的作用，焊缝附近形成的应力集中可能造成零件再次损坏。
    消除焊接残余应力的常用方法有以下儿种：
    （1）整体高温回火。一般在炉内进行，此法效果最好，可以消除焊接残余应力80％～90%。
    （2）局部高温回火。就是对焊缝及其附近应力较大的区域加热到高温回火温度，然后保温一段时间，再缓慢冷却。
    （3）机械拉伸法。即对焊接构件加载，使具有较高拉伸残余应力的区域产生塑性变形，卸载后可以抵消一部分焊接残余应力。
    （4）温差拉伸法。在焊缝两侧使用可移动的火焰加热，并用与火焰同步移动的喷水急冷，当两侧的金属膨胀时，对温度较低的焊缝区域进行拉伸，使之产生拉伸塑性变形，可以抵消部分焊接残余应力。
    （5）振动法。就是利用振动产生的交变应力来消除部分焊接残余应力。例如在焊接时，除了采用塑性较好的焊条（如镍基焊条、铜基焊条等）外，在一次焊程结束后，趁焊缝处在红热状态，用锤子的圆头敲击焊缝，帮助焊缝收缩，有利于松弛焊接应力，减小应力集中，防止产生焊接裂纹。